DE60027281T2

DE60027281T2 - Asynchronous reservation-oriented multiple access for wireless networks

Info

Publication number: DE60027281T2
Application number: DE60027281T
Authority: DE
Inventors: Subramanian Concord RAMANATHAN
Original assignee: Verizon Corporate Services Group Inc
Current assignee: Verizon Corporate Services Group Inc
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: EP1163817B1; DK1163817T3; WO2000052950A1; US6577613B1; DE60027281D1; EP1163817A4; EP1163817A1; ATE323386T1; ES2263461T3; CA2371892A1; PT1163817E; AU3705700A; CA2371892C

Abstract

This disclosure describes systems and methods for transmitting data over transmission bandwidth in a communication channel over a wireless network through asynchronous, reservation-oriented, multiple access to support real-time multimedia. The access to a transmission bandwidth in a communications channel is guaranteed (or reserved) from a terminal to a server by establishing a reserved bandwidth for a transmission in an on-demand, as-desired manner. A terminal reserves bandwidth with a server by corresponding with the server to reserve a finite bandwidth for transmissions of a data packet. A server recognizes the request for a finite bandwidth and approves the request, if capacity permits. Once a request has been approved, the systems and methods consist with this disclosure provide for reserved access to transmission bandwidth in a communications channel to support real-time network applications, including transactions involving wireless local area networks, cellular networks, and ad hoc networks.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Reservieren von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem Netzwerk. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Reservieren von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem drahtlosen Netz unter Anwendung asynchroner Nachrichtenaustauschvorgänge.The The present invention relates to a method and apparatus for Reserve access to bandwidth in a transmission channel in a network. In particular, the invention relates to methods and devices for reserving access to bandwidth in a transmission channel in a wireless network using asynchronous message exchanges.

HintergrundtechnikBackground Art

Da größere Anforderungen an die Netzwerktechnologie gestellt werden, werden Netzwerkanwendungen bald die Reservierung von Bandbreite für nahtlose Übertragungsvorgänge über einen Übertragungskanal erfordern. Jede Art von Netzwerkanwendung, die große Mengen an Bandbreite erfordert, ist ein Kandidat für die Reservierung von Bandbreite. Natürlich sind der wahrscheinlichste Typ von Netzwerkanwendungen, die reservierte Bandbreite erfordern, Multimediaanwendungen. Beispiele von Multimediaanwendungen umfassen Paketsprachübertragung und Videokonferenzen. Außerdem kann jede Netzwerkanwendung, die Echtzeit-Nachrichtenübertragungsvorgänge enthält, reservierte Bandbreite erfordern.There greater requirements Network technology will become network applications soon require the reservation of bandwidth for seamless transmission over a transmission channel. Any kind of network application that requires large amounts of bandwidth, is a candidate for the Reservation of bandwidth. Naturally are the most likely type of network applications that reserved Require bandwidth, multimedia applications. Examples of multimedia applications include packet voice transmission and video conferencing. Furthermore can reserve any network application that contains real-time message transfer operations Require bandwidth.

Um eine Reservierung von Bandbreite für Multimedia- oder andere Bandbreiten-abhängige Netzwerkanwendungen bereitzustellen, ist eine bestimmte Vorgehensweise zur Reservierung von Zugriff auf einem Übertragungskanal erforderlich, wobei die Reservierung der Betriebsphase verändert werden kann. Diese Fähigkeit während der Betriebsphase Änderungen zu akzeptieren ist als "Bedarfs-, Wunsch"-Zuteilung ("on-demand, as-desired" allocation) bekannt. Ohne diese Fähigkeit würde die Bearbeitung einer Reservierung von Zugriff während Kommunikationen mit hoher Bandbreite/geringer Verzögerung durch anderen Verkehr, wie z.B. die Übertragung einer großen Datei behindert werden. Insbesondere wird für drahtlose lokale Netze, zellulare Netzwerke und Ad-hoc-Netzwerke der Bedarf für einen reservierten Zugriff auf Bandbreite in Übertragungskanälen auf einer Bedarfs- oder Wunschbasis besonders wichtig.Around a reservation of bandwidth for multimedia or other bandwidth-dependent network applications Provide is a specific reservation procedure access to a transmission channel required, whereby the reservation of the operating phase are changed can. This ability while the operating phase changes is to be accepted as "on demand, Assignment of radio spectrum requested " ("on-demand, as-desired" allocation) known. Without this ability would the Processing a reservation of access during high-level communications Bandwidth / low delay by other traffic, e.g. the transfer of a large file be hampered. In particular, for wireless local area networks, cellular Networks and ad-hoc networks the need for reserved access on bandwidth in transmission channels a need or desire basis particularly important.

Herkömmliche Mechanismen zum Erzeugen von Zugriff auf einen Übertragungskanal beruhten tendenziell auf dem Rahmen fester oder Bedarfszuweisungen unter Verwendung eines Zeitmultiplexzugriffs (TDMA). Einige von den üblicheren TDMA-basierenden Verfahren zur Reservierung von Zugriff beinhalten eine prioritätsorientierte Bedarfszuweisung (PODA – priority-oriented demand assignment) Teilkanalreservierungs-Mehrfachzugriff (SRMA – split channel reservation multiple access), welche komplexe, synchrone Techniken verwenden. Jedoch erlauben die TDMA-basierenden Verfahren keine Reservierung von Zugriff auf Bandbreite über einen Übertragungskanal in einer asynchronen Weise.conventional Mechanisms for generating access to a transmission channel tend to be based on the fixed or demand assignment frame using a Time Division Multiple Access (TDMA). Some of the more common TDMA-based ones Methods for reserving access include a priority-oriented Demand Assignment (PODA - priority-oriented sub-channel reservation multiple access (SRMA - split channel reservation multiple access), which are complex, synchronous Use techniques. However, the TDMA-based methods allow no reservation of access to bandwidth over a transmission channel in an asynchronous Wise.

Ein weiterer herkömmlicher Mechanismus ist der Codemultiplexzugriff (CDMA – code multiplex multiple access), welcher eine digitale Spreizspektrum-Modulationstechnik verwendet. Jedoch sehen CDMA-basierende Verfahren nicht ohne weiteres eine Veränderung der zugeordneten Codemenge vor, welche für reservierten Zugriff erforderlich ist.One another conventional The mechanism is code multiplex multiple access (CDMA), which uses a digital spread spectrum modulation technique. However, CDMA-based methods do not readily see one change the assigned code amount required for reserved access is.

Auch ein weiterer herkömmlicher Mechanismus ist Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff (FDMA – frequency division multiple access), welcher die Zuordnung eines Frequenzbandes für einen Benutzer bereitstellt. Jedoch erlauben FDMA-basierende Verfahren keine Bedarfs- oder Wunschzuweisung.Also another conventional Mechanism is frequency division multiple access (FDMA - frequency division multiple access), which assigns a frequency band for one Provides user. However, FDMA-based methods allow no requirement or wish assignment.

Aus den oben angegebenen Gründen sind CDMA-basierende Verfahren und FDMA-basierende Verfahren nicht für reservierten Zugriff geeignet. Ferner gibt es auch Probleme mit den TDMA-basierenden Verfahren. Da jedoch die TDMA-basierenden Verfahren die am häufigsten angewendeten Mechanismen zur Erzeugung von Zugriff auf einen Übertragungskanal sind, sollte angemerkt werden, dass TDMA-basierende Verfahren ebenfalls für reservierten Zugriff auf der Basis mehrerer bestimmter Nachteile und Unzulänglichkeiten unerwünscht sind.Out the reasons given above CDMA-based methods and FDMA-based methods are not reserved Access suitable. There are also problems with the TDMA-based ones Method. However, since the TDMA-based methods are the most common applied mechanisms for generating access to a transmission channel It should be noted that TDMA-based methods are also for reserved Access based on several specific disadvantages and shortcomings are undesirable.

Erstens sind TDMA-basierende Verfahren für einen Bündel-Netzwerkverkehr ungeeignet, da die späte Ankunft eines Datenpaketes zu dem Verlust des zugeordneten Zeitschlitzes, einer Situation, die sehr häufig im Bündel-Netzwerkverkehr auftritt, führt.First are TDMA-based methods for a bunch of network traffic unfit since the late arrival a data packet to the loss of the allocated time slot, a situation that is very common in the bundle network traffic occurs, leads.

Demzufolge führt diese Aktion zur Unmöglichkeit, einen Zugriff zu garantieren oder zu reservieren.As a result, leads this Action to impossibility to guarantee or reserve access.

Zweitens sind die TDMA-basierenden Verfahren ebenfalls aufgrund einer ineffizienten Zuweisung von Ressourcen unzureichend. Um die Möglichkeit eines Systemausfalls zu bewältigen, hält ein TDMA-basierendes Verfahren häufig übermäßig viele verfügbare Ressourcen bereit, um Ausfälle aufgrund eines Bündel-Netzwerkverkehrs zu meiden. Diese Ausfallmöglichkeit erhöht die Komplexität, die Kosten und den Zusatzaufwand für Systeme unter Verwendung TDMA-basierender Verfahren. Ferner beruht einer der Hauptgründe, dass TDMA-Verfahren so ineffizient sind, darauf, dass die Synchronisation zwischen den Knoten erheblich zusätzliche Zeit erfordert.Second, the TDMA-based methods are also due to inefficient allocation of Resources inadequate. To overcome the potential for system failure, a TDMA-based method often provides an excessive amount of available resources to avoid failures due to burst network traffic. This downtime adds complexity, cost, and overhead to systems using TDMA-based techniques. Furthermore, one of the main reasons that TDMA techniques are so inefficient is that synchronization between the nodes requires significantly more time.

Drittens sind die TDMA-basierenden Verfahren insbesondere ungeeignet, da sie derzeit nicht mit dem IEEE E 802.11 Standard kompatibel sind. Der IEEE E 802.11 Standard ist der üblichste Standard für drahtlose lokale Netze (drahtlose LANs) erstellt von dem Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE E) werden. Der IEEE E 802.11 Standard spezifiziert für drahtlose LANs eine "Luft"-Schnittstelle zwischen einem drahtlosen Client und einer Basisstation, sowie zwischen drahtlosen Clients. Nach dem ersten Konzept in 1990 wurde der IEEE 802.11 Standard sechs Bearbeitungen unterzogen, und die letzte Überarbeitung wurde am 26. Juni 1997 genehmigt. Nachdem nun der IEEE 802.11 Standard abgeschlossen worden ist, wird die Inkompatibilität der TDMA-basierenden Verfahren mit diesem Standard noch deutlicher.thirdly the TDMA-based methods are particularly unsuitable since currently not compliant with the IEEE E 802.11 standard. The IEEE E 802.11 standard is the most common standard for wireless local Networks (wireless LANs) created by the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE E). The IEEE E 802.11 standard specified for wireless LANs have an "air" interface between them a wireless client and a base station, as well as between wireless Clients. After the first concept in 1990 became the IEEE 802.11 standard six edits were made, and the last revision was on June 26, 1997 approved. Now that the IEEE 802.11 standard has been completed is, the incompatibility of the TDMA-based Procedure with this standard even clearer.

Viertens sind die TDMA-basierenden Verfahren ebenfalls besonders ungeeignet, da sie schwierig mit Ad-hoc-Netzwerken zu implementieren sind. Ein Ad-hoc-Netzwerk besitzt keine Basisstation, und diese Besonderheit addiert sich zu der Schwierigkeit der Verwendung von TDMA-Verfahren mit diesen Netzwerken. Dieses beruht darauf, weil TDMA-basierende Verfahren eine Synchronisation erfordern, und ohne eine Basisstation eine Synchronisation extrem schwierig ist. Dieses ist einer der wichtigsten Nachteile der TDMA-Verfahren, wenn sie mit Ad-hoc-Netzwerken verwendet werden.Fourth the TDMA-based methods are also particularly unsuitable, because they are difficult to implement with ad hoc networks. One Ad hoc network has no base station, and this particularity adds to the difficulty of using TDMA techniques with these networks. This is because TDMA-based Procedures require synchronization, and without a base station a synchronization is extremely difficult. This is one of the Main disadvantages of TDMA procedures when using ad hoc networks be used.

EP-A-0 658 999 offenbart ein Bandbreitenreservierungs- und Rufzulassungsverfahren auf der Basis einer RTS/CTS-Verständigung (RTS/CTS-Handshake) vor der Übertragung eines Datenpaketes an einen Server.EP-A-0 658 999 discloses a bandwidth reservation and call admission method based on RTS / CTS communication (RTS / CTS handshake) before the transfer a data packet to a server.

Aus den vorgenannten Gründen reflektieren die derzeitigen Systeme und Vorgehensweise eine nicht zufriedenstellende Entwicklung von Systemen und Vorgehensweisen zur Erzeugung von Zugriff auf einen Übertragungskanal in einem Netzwerk. Demzufolge besteht ein Bedarf für ein Verfahren, die tatsächliche Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem Netzwerk in einer Bedarfs- oder Wunschweise bereitzustellen. Zusätzlich besteht auch ein Bedarf zur Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal über asynchrone Verfahren.Out the above reasons the current systems and approach reflect an unsatisfactory Development of systems and procedures for the generation of access on a transmission channel in a network. Accordingly, there is a need for a method the actual Reservation of access to bandwidth in a transmission channel to provide in a network in a demand or wish manner. additionally There is also a need to reserve bandwidth access in a transmission channel via asynchronous Method.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is solved by the subject matter of the independent claims. preferred embodiments are the subject of the dependent Claims.

Zusätzliche Aspekte der Erfindung werden durch die beigefügten Ansprüche offenbart und definiert. Es dürfte sich verstehen, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die nachfolgende detaillierte Beschreibung exemplarisch und erläuternd sind und eine weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung bereitstellen sollen.additional Aspects of the invention are disclosed and defined by the appended claims. It might understand that the above general description and the following detailed description is exemplary and explanatory and another explanation to provide the claimed invention.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

In den Zeichnungen ist bzw. sind:In The drawings are or are:

1 eine Darstellung eines exemplarischen drahtlosen Netzwerkes zum Implementieren einer mit der vorliegenden Erfindung konsistenten Ausführungsform; 1 a representation of an exemplary wireless network for implementing an embodiment consistent with the present invention;

2 eine Darstellung eines Server- und Client-Endgerätes zum Implementieren einer mit der vorliegenden Erfindung konsistenten Ausführungsform; 2 an illustration of a server and client terminal for implementing an embodiment consistent with the present invention;

3A ein Zeitdiagramm, das eine Übertragung zum Reservieren von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem drahtlosen Netzwerk darstellt; 3A Fig. 3 is a timing diagram illustrating a transmission for reserving access to bandwidth in a transmission channel in a wireless network;

3B eine Darstellung einer Reservierungsanforderung zum Senden eines Signals, das mit einer Ausführungsform der Erfindung konsistent ist; 3B an illustration of a reservation request for transmitting a signal consistent with an embodiment of the invention;

3C eine Darstellung einer Reservierungsanforderung zum Senden eines Signals, das mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung konsistent ist; 3C an illustration of a reservation request for transmitting a signal that is consistent with another embodiment of the invention;

3D eine Darstellung einer modifizierten Anforderung zum Senden eines Signals, das mit einer Ausführungsform der Erfindung konsistent ist; 3D an illustration of a modified request for transmitting a signal consistent with an embodiment of the invention;

4A–4B Flussdiagramme, welche die Reservierung eines Zugriffs auf einen Übertragungskanal in einem drahtlosen Netzwerk darstellen; 4A - 4B Flowcharts illustrating the reservation of access to a transmission channel in a wireless network;

5 ein Zustandsdiagramm, das darstellt, wie ein Client einen Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem drahtlosen Netzwerk reserviert; 5 a state diagram illustrating how a client reserves access to bandwidth in a transmission channel in a wireless network;

6 ein Zustandsdiagramm, das darstellt, wie ein Server eine Reservierungsanforderung für Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem drahtlosen Netzwerk verarbeitet; und 6 a state diagram illustrating how a server processes a reservation request for access to bandwidth in a transmission channel in a wireless network; and

7 ein Zustandsdiagramm, das darstellt, wie ein Server eine Genehmigungsanforderung zum Reservieren von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem drahtlosen Netzwerk verarbeitet. 7 a state diagram illustrating how a server processes an admission request to reserve access to bandwidth in a transmission channel in a wireless network.

Beste Ausführungsart der ErfindungBest execution the invention

Einführungintroduction

Eine Ausführungsform der Erfindung gemäß Offenbarung hierin stellt einen garantierten Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem drahtlosen Netzwerk unter Anwendung einer asynchronen Vorgehensweise in einer Bedarfs-, Wunschweise bereit. Demzufolge vermeidet die Ausführungsform die Ineffizienzen und Unzulänglichkeiten der derzeitigen Systeme und Verfahren, welche hauptsächlich TDMA-basierende Verfahren verwenden und auf einer Zeitsynchronisation und/oder Code- oder Frequenzaufteilung beruhen. Das durch die offenbarte Ausführungsform verwendete asynchrone Verfahren basiert auf dem Mehrfachzugriff-Kollisionsvermeidungs-(MACA – multiple access collision avoidance)-Protokoll, welches die Basis für den IEEE 802.11 Standard für drahtlose Netzwerke ist.A embodiment of the invention according to disclosure herein provides guaranteed access to bandwidth in a transmission channel in a wireless network using an asynchronous approach in a demand, wish manner ready. As a result, avoids the embodiment the inefficiencies and inadequacies the current systems and methods, which are mainly TDMA-based Using a method and on a time synchronization and / or code or frequency division based. This by the disclosed embodiment The asynchronous method used is based on the multiple access collision avoidance (MACA - multiple access collision avoidance) protocol, which is the basis for the IEEE 802.11 standard for wireless networks is.

In einer herkömmlichen Implementation eines drahtlosen Netzwerkes unter Verwendung des asynchronen MACA-Protokolls sendet die sendende Station bevor eine Station Da ten sendet eine "Anforderung zum Senden"-(RTS – request to send)-Signal an einen empfangende Station. Die empfangende Station sendet dann ein "Klar zum Senden"-(CTS – clear to send)-Signal an die sendende Station, und zu diesem Zeitpunkt beginnt die sendende Station mit dem Senden von Daten. Wenn eine zweite Station in dem drahtlosen Netzwerk ebenfalls Daten senden möchte und ein RTS sendet, wartet, wenn ein anhängige RTS aus einer ersten Station vorliegt, die zweite Station auf das Stattfinden des ersteren Sendevorgangs bevor eine weitere Übertragung versucht wird. Diese Verzögerung vermeidet Datenkollisionen in dem drahtlosen Netzwerk. Trotz Anwendung der herkömmlichen Systeme und Vorgehensweisen stellt das existierende MACA-Protokoll keine Reservierung von Zugriff auf eine Sendebandbreite in einem Übertragungskanal bereit. Jedoch implementieren die mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konsistenten Ausführungsformen diese Fähigkeit unter Anwendung des MACA-Protokolls.In a conventional one Implementation of a wireless network using the Asynchronous MACA protocol sends the sending station before a Station data sends a "request to Send "- (RTS request to send) signal to a receiving station. The receiving station then send a "Clear to send "- (CTS - clear to send) signal to the transmitting station, and at this time begins the sending station with the sending of data. If a second Station in the wireless network also wants to send data and an RTS sends, waits if a pending RTS from a first station is present, the second station to the occurrence of the former transmission process before another transmission is tried. This delay avoids data collisions in the wireless network. Despite application the conventional one Systems and procedures, the existing MACA protocol does not make a reservation of access to a transmission bandwidth in a transmission channel. however implement those with the principles of the present invention consistent embodiments this ability using the MACA protocol.

Systemsystem

1 ist eine Darstellung eines exemplarischen drahtlosen Netzwerkes zum Implementieren einer mit der vorliegenden Erfindung konsistenten Ausführungsform. Das Netzwerk 100 umfasst ein Ad-hoc-Netzwerk 102, ein drahtloses lokales Netz (LAN) 103 und ein zellulares Netz 104. Alle Netzwerke 102–104 sind miteinander über ein Netzwerk, wie z.B. das Internet 101, verbunden. Zusätzlich enthält jedes Netzwerk einen Server und mehrere zugeordnete Endgeräte. Das Ad-hoc-Netzwerk 102 enthält einen Server 108 und zugeordnete Endgeräte 105, 106 und 107. Das drahtlose LAN 103 enthält einen Server 109 und zugeordnete Endgeräte 110, 111 und 112. Typischerweise ist in einem drahtlosen LAN, wie z.B. dem drahtlosen LAN 103, der Server 109 eine Basisstation und zugeordnete Endgeräte 110, 111 und 112 sind Client-Endgeräte. Das zellulare Netzwerk 104 enthält einen Server 113 und zugeordnete Endgeräte 114, 115 und 116. Typischerweise ist in einem zellularen Netzwerk, wie z.B. dem zellularen Netzwerk 104, der Server 113 eine Basisstation und zugeordnete Endgeräte 114, 115 und 116 sind Client-Endgeräte. Jedes von den Netzwerken 102–104 kann eine nachstehend beschriebene Verarbeitung implementieren, um einen Zugriff auf Bandbreite in Kommunikationskanälen innerhalb des Netzwerkes zu reservieren. Wie es deutlich zu sehen ist, sind diese drei Netzwerke lediglich Beispiele von Netzwerken zum Implementieren einer Reservierung eines Zugriffs auf Bandbreite in einem Übertragungskanal, und andere oder unterschiedliche Netzwerke können verwendet werden. 1 Figure 12 is an illustration of an exemplary wireless network for implementing an embodiment consistent with the present invention. The network 100 includes an ad hoc network 102 , a wireless local area network (LAN) 103 and a cellular network 104 , All networks 102 - 104 are interconnected via a network, such as the Internet 101 , connected. In addition, each network contains a server and several associated terminals. The ad hoc network 102 contains a server 108 and associated terminals 105 . 106 and 107 , The wireless LAN 103 contains a server 109 and associated terminals 110 . 111 and 112 , Typically, in a wireless LAN, such as the wireless LAN 103 , the server 109 a base station and associated terminals 110 . 111 and 112 are client terminals. The cellular network 104 contains a server 113 and associated terminals 114 . 115 and 116 , Typically, it is in a cellular network, such as the cellular network 104 , the server 113 a base station and associated terminals 114 . 115 and 116 are client terminals. Each of the networks 102 - 104 may implement a processing described below to reserve access to bandwidth in communication channels within the network. As can be clearly seen, these three networks are merely examples of networks for implementing a reservation of access to bandwidth in a transmission channel, and other or different networks may be used.

2 ist eine Darstellung eines exemplarischen Servers und eines exemplarischen zugeordneten Client-Endgerätes. Im Netzwerk 200 ist ein Server 201 einem Client-Endgerät 204 zugeordnet. Der Server 201 kann Servern 108, 109 oder 113 entsprechen. Das Client-Endgerät 204 kann einem der Endgeräte und den Netzwerken 102–104 entsprechen. Gemäß Darstellung enthält der Server 201 einen Prozessor 202, der mit einem zugeordneten Speicher 203 verbunden ist. Der Client 204 enthält einen mit einem zugeordneten Speicher 206 verbundenen Prozessor 205. Die Speicher 203 und 206 können Netzwerkanwendungen zum Steuern der Prozessoren 202 und 205 speichern, um ein Verfahren zum Reservieren von Zugriff auf einen Übertragungskanal in dem entsprechenden Netzwerk zu implementieren. 2 FIG. 12 is an illustration of an exemplary server and an example associated cli. FIG ent terminal. In the network 200 is a server 201 a client terminal 204 assigned. The server 201 can servers 108 . 109 or 113 correspond. The client terminal 204 can be one of the terminals and the networks 102 - 104 correspond. As shown, the server contains 201 a processor 202 that with an associated memory 203 connected is. The client 204 contains one with an associated memory 206 connected processor 205 , The stores 203 and 206 can network applications to control the processors 202 and 205 to implement a method for reserving access to a transmission channel in the corresponding network.

3A ist ein exemplarisches Zeittaktdiagramm, das die Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem der Netzwerke 102–104 darstellt und eine Übertragungssitzung 300 repräsentiert. In der Sitzung 300 wird ein Beispiel eines eine Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal anfordernden Client gegeben, das mit einer Ausführungsform der Erfindung konsistent ist. In dem Beispiel sendet ein Client eine Reservierungs-RTS (R-RTS)-Signal 301 an einen Server. Das R-RTS-Signal 301 ist eine spezielle Art eines RTS und wird dazu verwendet, eine Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal anzufordern. In einer herkömmlichen Implementation steht nur ein RTS-Signal zur Verfügung, welches keinen Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal reservieren kann. Jedoch sind mit der Erfindung konsistente Systeme mit der herkömmlichen Implementation kompatibel, obwohl sie auch eine R-RTS enthalten und bereitstellen, wie z.B. das R-RTS-Signal 301. 3A Figure 3 is an exemplary timing diagram illustrating the reservation of access to bandwidth in a transmission channel in one of the networks 102 - 104 represents and a transmission session 300 represents. At the meeting 300 An example of a client requesting a reservation of bandwidth access in a transmission channel consistent with an embodiment of the invention is given. In the example, a client sends a Reservation RTS (R-RTS) signal 301 to a server. The R-RTS signal 301 is a special kind of RTS and is used to request a reservation of access to bandwidth in a transmission channel. In a conventional implementation, only one RTS signal is available, which can not reserve access to bandwidth in a transmission channel. However, systems consistent with the invention are compatible with conventional implementation, although they also include and provide an R-RTS, such as the R-RTS signal 301 ,

Nach dem Empfang des R-RTS-Signals 301 ermittelt der Server, ob die angeforderte Kanalkapazität durch die "Reservierungsfunktionalität" gemäß nachstehender Beschreibung untergebracht werden kann. Wenn der Server gemäß der Reservierungsfunktionalität die Reservierung akzeptiert, sendet der Server ein CTS-Signal 302, das die Reservierung des angeforderten Zugriffs bestätigt. Der Client sendet anschließend ein modifiziertes RTS-(M-RTS)-Signal 303 an den Server. Das M-RTS-Signal 303 ist eine weitere spezielle Art einer RTS und wird dazu verwendet, Genehmigung für die Übertragung von Daten anzufordern. Wiederum sind, obwohl sie dieses M-RTS-Signal 303 bereitstellen, mit der Erfindung konsistente Systeme noch mit der herkömmlichen Implementation kompatibel, welche nur das RTS-Signal enthält. Nach dem Empfang des M-RTS-Signals 303 ermittelt der Server, ob der reservierte Sendevorgang durch die "Zulassungsfunktionalität" gemäß nachstehender Beschreibung zu genehmigen ist. Das M-RTS-Signal 303 enthält eine Kanalreservierungs-Kennung, so dass der Server identifizieren kann, ob eine spezielle M-RTS einer früheren R-RTS entspricht. Wenn der Server das Senden der durch das M-RTS-Signal 303 identifizierten Daten unterbringen kann, antwortet der Server mit einem CTS-Signal 304, nach welchem der Client Daten 305 sendet. Der Server kann optional ein Quittierungs-(ACK – acknowledgment)-Signal 306 auf den Empfang von Daten 305 senden. Der Client und Server senden anschließend M-RTS und CTS-Signale für die restlichen Datensendevorgänge in der Sitzung 300. Erkennbar stellt auch der Server nach dem Empfang einer regulären RTS fest, ob der nicht reservierte Sendevorgang durch die "Zulassungsfunktionalität" zu genehmigen ist. Die "Reservierungsfunktionalität" und "Zulassungsfunktionalität" werden nachstehend beschrieben.After receiving the R-RTS signal 301 the server determines whether the requested channel capacity can be accommodated by the "reservation functionality" as described below. If the server accepts the reservation according to the reservation functionality, the server sends a CTS signal 302 that confirms the reservation of the requested access. The client then sends a modified RTS (M-RTS) signal 303 to the server. The M-RTS signal 303 is another special kind of RTS and is used to request permission to transfer data. Again, though they are this M-RTS signal 303 provide systems consistent with the invention, yet compatible with the conventional implementation that includes only the RTS signal. After receiving the M-RTS signal 303 the server determines whether the reserved transmission is to be approved by the "authorization functionality" as described below. The M-RTS signal 303 contains a channel reservation identifier so that the server can identify if a particular M-RTS matches an earlier R-RTS. If the server is sending the through the M-RTS signal 303 the server answers with a CTS signal 304 according to which the client data 305 sends. The server may optionally provide an acknowledgment (ACK) acknowledgment signal 306 on the receipt of data 305 send. The client and server then send M-RTS and CTS signals for the remaining data transmissions in the session 300 , Recognizable, the server after receiving a regular RTS determines whether the unreserved transmission process by the "authorization functionality" is to be approved. The "reservation functionality" and "authorization functionality" are described below.

3B ist eine Darstellung eines exemplarischen R-RTS-Signals 301. Gemäß Darstellung in 3B umfasst das R-RTS-Signal 301 eine Reservierung 320 und ein typisches RTS-Signal 325. In einer Implementation enthält die Reservierung 320 eine Kanalpegel-Reservierungskennung 330 und ein Kanalkapazitätsschema 340. Kanalpegel-Reservierungskennung 330 wird eindeutig durch eine Quellenkennung 350 und eine eindeutige Kennung aus der Quelle 355 identifiziert. Die Quellen-Kennung 350 ist einfach eine Identifikation der Quelle der R-RTS. Die eindeutige Kennung aus der Quelle 355 wird durch den Client unter Verwendung eines Zählers erzeugt, so dass jede eindeutige Kennung aus der Quelle 355 sich von allen anderen Quellen einer eindeutigen Kennung aus der Quelle 355 unterscheidet. Das Kanalkapazitätsschema 340 wird durch B, I identifiziert, welche Bits 360 und ein Intervall 365 repräsentieren. Das Kanalkapazitätsschema 340 enthält somit zwei Parameter, B, die maximale Anzahl von Bits, die in einem spezifizierten Intervall gesendet werden können, und I, das spezifizierte Intervall in Sekunden. In diesem Zusammenhang ist B, I das Verkehrsbeschreibungsverfahren zum Aufbauen einer als eine "Moving Window Descriptor" bekannte Kanalkapazität. 3B is a representation of an exemplary R-RTS signal 301 , As shown in 3B includes the R-RTS signal 301 a reservation 320 and a typical RTS signal 325 , In an implementation contains the reservation 320 a channel level reservation identifier 330 and a channel capacity scheme 340 , Channel level reservation id 330 becomes unique through a source identifier 350 and a unique identifier from the source 355 identified. The source identifier 350 is simply an identification of the source of the R-RTS. The unique identifier from the source 355 is generated by the client using a counter so that each unique identifier is from the source 355 from all other sources of a unique identifier from the source 355 unterscheidet. The channel capacity scheme 340 is identified by B, I, which bits 360 and an interval 365 represent. The channel capacity scheme 340 thus contains two parameters, B, the maximum number of bits that can be sent in a specified interval, and I, the specified interval in seconds. In this connection, B, I is the traffic description method for establishing a channel capacity known as a "Moving Window Descriptor".

3C ist eine Darstellung eines weiteren exemplarischen R-RTS-Signals 301. Ähnlich zu 3B umfasst gemäß Darstellung in 3C das R-RTS-Signal 301 eine Reservierung 320 und ein typisches RTS-Signal 325. Die Reservierung 320 enthält ebenfalls eine Kanalpegel-Reservierungskennung 330 und ein Kanalkapazität 340, welche eindeutig durch die Quellenkennung 350 und die eindeutige Kennung aus der Quelle 355 identifiziert wird. In 3C wird jedoch das Kanalkapazitätsschema 340 durch R, Bu und nicht durch B, I identifiziert. R, Bu repräsentieren die Rate 362 und das Bündel 367. Das Kanalkapazitätsschema 340 enthält somit zwei Parameter R, die durchschnittliche Rate der Quelle, und Bu, den maximal zulässigen Verkehr (oder das "Bündel"). In diesem Zusammenhang ist R, Bu das Verkehrsbeschreibungsverfahren zum Aufbau einer als "linear bounded arrival Prozess" (LBAP) bekannten Kanalkapazität, die auch als "leaky bucket descriptor" bekannt ist. Somit überschreitet die maximale Anzahl von Bits, die in einem spezifizierten Zeitintervall T gesendet werden können, nicht die Berechnung R·T + Bu. 3C is an illustration of another exemplary R-RTS signal 301 , Similar to 3B includes as shown in FIG 3C the R-RTS signal 301 a reservation 320 and a typical RTS signal 325 , The reservation 320 also contains a channel level reservation identifier 330 and a channel capacity 340 which is uniquely identified by the source identifier 350 and the unique identifier from the source 355 is identified. In 3C however, becomes the channel capacity scheme 340 identified by R, Bu and not by B, I. R, Bu represent the rate 362 and the bundle 367 , The channel capacity scheme 340 thus contains two parameters R, the average rate of the source, and Bu, the maximum allowable traffic (or the "bundle"). In this context, R, Bu is the traffic description method for establishing a channel capacity known as "linear bounded arrival process" (LBAP), also referred to as "leaky bucket Thus, the maximum number of bits that can be sent in a specified time interval T does not exceed the calculation R · T + Bu.

3D ist eine Darstellung eines exemplarischen M-RTS-Signals 303. Gemäß Darstellung in 3D umfasst das M-RTS-Signal 303 eine Modifikation 370 und ein reguläres RTS-Signal 325. In einer Implementation enthält das M-RTS-Signal 303 eine Kanalreservierungskennung 375. Gemäß vorstehender Feststellung ermöglicht die Kanalreservierungskennung 375 dem Server zu identifizieren, ob ein M-RTS-Signal 375 einem früheren R-RTS-Signal 301 entspricht. In einer derartigen Implementation enthält jedes M-RTS-Signal 325 für ein spezielles R-RTS-Signal 301 diese Kanalreservierungskennung 375. 3D is a representation of an exemplary M-RTS signal 303 , As shown in 3D includes the M-RTS signal 303 a modification 370 and a regular RTS signal 325 , In one implementation, the M-RTS signal contains 303 a channel reservation identifier 375 , As stated above, the channel reservation identifier allows 375 the server to identify if an M-RTS signal 375 an earlier R-RTS signal 301 equivalent. In such an implementation, each M-RTS signal contains 325 for a special R-RTS signal 301 this channel reservation identifier 375 ,

Ablaufprocedure

4A und 4B sind ein Flussdiagramm eines exemplarischen Ablaufes 400 für die Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem Netzwerk. Der Prozess kann durch eine im Speicher 203 und 206 für die Steuerprozessoren 202 und 205 für die Übertragung zwischen dem Server 201 und dem Client-Endgerät 204 gespeicherte Anwendung implementiert werden. In dem Prozess sendet ein Client-Endgerät ein R-RTS-Signal, das die Reservierung von Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal anfordert (Schritt 401). Ein Server empfängt das R-RTS-Signal und stellt die Reservierungsfunktionalität fest (Schritt 420). In der Reservierungsfunktionali tät, welche nachstehend detaillierter beschrieben wird, stellt der Server fest, ob die angeforderte Bandbreite zur Verfügung steht (Schritt 403), und sendet diesbezüglich ein CTS-Signal an das Client-Endgerät (Schritt 405). Wenn die angeforderte Bandbreite nicht zur Verfügung steht, sendet der Server keine Antwort an das Client-Endgerät (Schritt 404). Wenn der Server keine Antwort sendet, endet das R-RTS zeitlich und das Client-Endgerät bricht den Versuch zum Reservieren von Bandbreite ab (Schritt 405). 4A and 4B are a flowchart of an exemplary process 400 for the reservation of access to bandwidth in a transmission channel in a network. The process can be done by one in memory 203 and 206 for the control processors 202 and 205 for transmission between the server 201 and the client terminal 204 stored application can be implemented. In the process, a client terminal sends an R-RTS signal requesting the reservation of access to bandwidth in a transmission channel (step 401 ). A server receives the R-RTS signal and determines the reservation functionality (step 420 ). In the reservation functionality, which will be described in more detail below, the server determines if the requested bandwidth is available (step 403 ), and sends a CTS signal to the client terminal (step 405 ). If the requested bandwidth is not available, the server does not send a response to the client terminal (step 404 ). If the server does not send a response, the R-RTS times out and the client terminal aborts the attempt to reserve bandwidth (step 405 ).

Wenn das Client-Endgerät eine Reservierung von dem Server erhält (d.h., wenn das Client-Endgerät eine CTS empfängt), sendet der Client ein M-RTS-Signal an den Server, um mit dem Senden von Daten auf der reservierten Bandbreite zu beginnen (Schritt 406). Der Server empfängt das M-RTS-Signal und stellt die Zulassungsfunktionalität fest (Schritt 407). In der Zulassungsfunktionalität, welche nachstehend im Detail beschrieben wird, stellt der Server fest, ob die angeforderte Bandbreite zu diesem Zeitpunkt zur Verfügung steht (Schritt 408), und sendet diesbezüglich ein CTS-Signal an den Client (Schritt 410). Wenn die angeforderte Bandbreite nicht zur Verfügung steht, sendet der Server keine Antwort an das Client-Endgerät (Schritt 409). Wenn der Server keine Antwort sendet, endet das M-RTS-Signal zeitlich, und das Client-Endgerät bricht den Versuch ab, das Paket zu senden (Schritt 414). Wenn dieses geschieht, wird dann festgestellt, ob noch mehr Datenpakete zu senden sind.When the client terminal receives a reservation from the server (ie, when the client terminal receives a CTS), the client sends an M-RTS signal to the server to begin sending data on the reserved bandwidth ( step 406 ). The server receives the M-RTS signal and determines the admission functionality (step 407 ). In the admission functionality, which will be described in detail below, the server determines if the requested bandwidth is available at that time (step 408 ), and sends a CTS signal to the client (step 410 ). If the requested bandwidth is not available, the server does not send a response to the client terminal (step 409 ). If the server does not send a reply, the M-RTS signal times out and the client terminal aborts the attempt to send the packet (step 414 ). When this happens, it is then determined if there are more data packets to send.

Wenn das Client-Endgerät die Genehmigung erhält, mit dem Senden von Daten zu beginnen, (d.h., wenn das Client-Endgerät ein CTS-Signal empfängt), sendet das Client-Endgerät ein Datenpaket auf der speziellen Bandbreite (Schritt 411) an den Server. Der Server sendet nach dem Empfang des Datenpaketes optional ein Quittierungssignal (Schritt 412). Anschließend wird ermittelt, ob mehrere Datenpakete zu senden sind (Schritt 413). Falls ja, sendet der Client ein weiteres M-RTS-Signal an den Server und der Vorgang wiederholt sich. Falls nicht, endet der Ablauf hier.When the client terminal is given permission to begin sending data (ie, when the client terminal receives a CTS signal), the client terminal sends a data packet on the special bandwidth (step 411 ) to the server. The server optionally sends an acknowledgment signal after receiving the data packet (step 412 ). It is then determined whether several data packets are to be sent (step 413 ). If so, the client sends another M-RTS signal to the server and the process repeats. If not, the process ends here.

Zustandsdiagrammestate diagrams

5 ist ein Zustandsdiagramm 500 für das Client-Endgerät 204, das die verschiedenen Zustände des Client-Endgerätes während der Reservierungs- und Genehmigungsfunktionalität darstellt. In einer Implementation weist ein Client-Endgerät vier Zustände in der Reservierungs- und Genehmigungsfunktionalität auf: Initialisierungszustand 501, Reservierungswartezustand 502, reservierter Flusszustand 503 und Paketwartezustand 504. Ein Client-Endgerät wechselt von dem Initialisierungszustand 501 zu dem Reservierungswartezustand 502 als Reaktion auf das Senden einer Reservierungsanforderung oder eines R-RTS-Signals. Der Client wechselt aus einem Reservierungswartezustand 502 in einen reservierten Flusszustand 503 als Reaktion auf den Empfang eines CTS-Signals und wechselt dann zu einem Initialisierungszustand 501 als Reaktion auf einen Zeitablauf des Servers. Das Client-Endgerät wechselt aus einem reservierten Flusszustand 503 in einen Paketwartezustand 504 als Reaktion auf ein Sendebereitschafts- (d.h., ready for admission) oder ein M-RTS-Signal und wechselt zu einem Initialisierungszustand 501 als Reaktion auf einen Sitzungsaktivitätsablauf. Das Client-Endgerät wechselt aus dem Paketwartezustand 504 in einen Flusszustand 503 als Antwort auf den Empfang eines CTS-Signals und das Senden eines Datenpaketes. 5 is a state diagram 500 for the client terminal 204 representing the various states of the client terminal during the reservation and approval functionality. In one implementation, a client terminal has four states in the reservation and approval functionality: initialization state 501 , Reservation waiting state 502 , reserved flow state 503 and package wait state 504 , A client terminal changes from the initialization state 501 to the reservation waiting state 502 in response to sending a reservation request or an R-RTS signal. The client changes from a reservation wait state 502 into a reserved flow state 503 in response to the receipt of a CTS signal and then changes to an initialization state 501 in response to a timeout of the server. The client terminal changes from a reserved flow state 503 in a package wait state 504 in response to a ready for admission ("ready for admission") or an M-RTS signal, and changes to an initialization state 501 in response to a session activity flow. The client terminal changes out of the packet-waiting state 504 in a flow state 503 in response to receiving a CTS signal and sending a data packet.

Tabelle 1 stellt einen exemplarischen Pseudocode für die Implementation dieser Client-Endgerätefunktionen dar.Table 1 presents an exemplary pseudocode for the implementation of these client terminals functions.

Tabelle 1 Client-Endgerätreservierungs- und Genehmigungsfunktionalität

Table 1 Client Terminal Reservation and Approval Functionality

Gemäß Darstellung durch den Pseudocode in Tabelle 1 gibt es zwei Alternativen für ein Client-Endgerät, das ein Datenpaket senden möchte: Erstens kann ein Client-Endgerät wünschen, Daten ohne Reservierung zu senden; und zweitens kann ein Client-Endgerät wünschen, Bandbreite für einen Sendevorgang zu reservieren. In der ersten Ausführungsform, wenn das Client-Endgerät keine Bandbreite für einen Sendevorgang reservieren möchte, sendet das Client-Endgerät dann einfach eine RTS. Diese Vorgabe-RTS enthält eine Vorgabereservierungskennung aus der Quelle (z.B. 0). Die Vorgabe-RTS zeigt an, dass die RTS keine R-RTS ist. In der zweiten Alternative erzeugt, wenn das Client-Endgerät Bandbreite für einen Sendevorgang reservieren möchte, dann das Client-Endgerät eine eindeutige Kennung aus der Quelle und sendet eine diese Kennung enthaltende RTS, d.h., das Client-Endgerät sendet eine R-RTS. Insbesondere fügt, wie es vorstehend beschrieben wurde, das R-RTS auch ein bestimmtes Kanalkapazitätsschema hinzu. Nach dem Empfang verarbeitet der Server dann die R-RTS unter Verwendung der Reservierungsfunktionalität. Gemäß Darstellung durch den Pseudocode in Tabelle 1 gibt es auch eine Alternative RTS oder M-RTS. Sobald der Server eine R-RTS genehmigt und eine Kanalreservierungskennung zugewiesen hat, sendet das Client-Endgerät eine M-RTS an den Server, wenn das Client-Endgerät zum Senden von Daten bereit ist. Der Server verarbeitet die M-RTS unter Verwendung der Servergenehmigungsfunktionalität. Zum Schluss ist, wie es ebenfalls durch den Pseudocode in Tabelle 1 dargestellt ist, auch eine Paket-RTS vorhanden. Die Paket-RTS zeigt einfach dem Server an, dass ein weiteres Datenpaket zum Senden bereitsteht.As shown through the pseudocode in Table 1, there are two alternatives for a client terminal, the one Send data package: First, a client terminal to wish, To send data without reservation; and secondly, a client terminal may want Bandwidth for to reserve a transmission. In the first embodiment, if the client terminal no bandwidth for would like to reserve a send, sends the client terminal then just a RTS. This default RTS contains a default reservation identifier from the source (e.g., 0). The default RTS indicates that the RTS no R-RTS is. In the second alternative, when the client terminal generates bandwidth for one Would like to reserve a send, then the client terminal a unique identifier from the source and sends a containing this identifier RTS, i.e., the client terminal sends an R-RTS. In particular, adds as described above The R-RTS also became a specific channel capacity scheme added. After receiving, the server then processes the R-RTS below Use of reservation functionality. As shown by the pseudocode in Table 1 there is also an alternative RTS or M-RTS. As soon as the server approves an R-RTS and a channel reservation identifier the client terminal sends an M-RTS to the server, if the client terminal is ready to send data. The server processes the M-RTS using the server approval functionality. At the end is also represented by the pseudocode in Table 1 There is also a package RTS available. The package RTS just shows to the server that another data packet is ready to be sent.

6 ist ein Zustandsdiagramm 600 für den Server 201, das die verschiedenen Zustände eines Servers während der Reservierungsfunktionalität darstellt. In einer Implementation weist der Server drei Zustände in der Reservierungsfunktionalität auf: Realisierungszustand 601, Reservierungswartezustand 602, und reservierter Flusszustand 603. Der Server wechselt aus dem Initialisierungszustand 601 in den Reservierungswartezustand 602 als Reaktion auf den Empfang eines R-RTS-Signals. Der Server wechselt aus einem Reservierungswartezustand 602 in den Reservierungsflusszustand 603 als Reaktion auf eine erfolgreiche Reservierung und das Senden eines entsprechenden CTS-Signals, und wechselt aus dem Reservierungswartezustand 602 in den Initialisierungszustand 601 als Reaktion auf einen Ausfall einer Reservierung. Der Server wechselt aus dem Reservierungsflusszustand 603 in den Initialisierungszustand 601 als Reaktion auf einen Sitzungsaktivitätszeitablauf. 6 is a state diagram 600 for the server 201 representing the different states of a server during reservation functionality. In one implementation, the server has three states in the reservation functionality: realization state 601 , Reservation waiting state 602 , and reserved flow state 603 , The server changes from the initialization state 601 in the reservation waiting state 602 in response to receipt of an R-RTS signal. The server changes from a reservation wait state 602 in the reservation flow state 603 in response to a successful reservation and sending a corresponding CTS signal, and changes from the reservation wait state 602 in the initialization state 601 in response to a reservation failure. The server changes from the reservation flow state 603 in the initialization state 601 in response to a session activity timeout.

Tabelle 2 stellt einen exemplarischen Pseudocode zur Implementation von Reservierungsfunktionen dar.table FIG. 2 illustrates an exemplary pseudocode for implementation of FIG Reservation functions.

Tabelle 2 Server-Reservierungsfukionalität

Table 2 Server reservation feature

Wie es durch den Pseudocode in Tabelle 2 dargestellt wird, beachte man in einer bevorzugten Implementation, dass der Server eine Gesamtkapazität TC aufrechterhält, welche die Gesamtanzahl der Bits repräsentiert, die der Server in einer Sekunde empfangen kann. In dieser Implementation besteht eine Möglichkeit zur Berechnung der TC darin, die maximal durch den Server mögliche Rate zu nehmen und sie mit einem Wirkungsgradfaktor k zu multiplizieren, wobei 0 < k < 1 ist. Der Wert von k ist anwendungsabhängig. Zusätzlich beachte man in dieser Implementation ferner, dass der Server eine Reservierungsliste führt, die Information über alle aktiven Reservierungen enthält. Gemäß Darstellung in den 3B und 3C enthält jede Instanz einer Reservierung in dieser Reservierungsliste einen Quellenkennung, welche die Quelle der Reservierung über eine eindeutige Kennung aus der Quelle identifiziert, was eine Kennung für jede Reservierung bereitstellt, und ein Kanalkapazitätsschema, welches aus wenigstens zwei möglichen Schemata besteht (d.h., dem Moving Window Descriptor oder Leaky Bucket Descriptor). Der Server führt somit eine Kapazitätsausnutzung UC, welche die Summe aller Reservierungen in der Reservierungsliste ist. Die Berechnung der UC basiert auf der effektiven Kapazität EC, d.h., der effektiven Kapazität jeder Reservierung. Die Berechnung der EC hängt von dem Kanalkapazitätsschema ab. Wenn der Moving Window Descriptor verwendet wird, ist EC = B/I, und wenn der Leaky Bucket Descriptor verwendet wird, ist EC = R. Natürlich sind diese nur zwei mögliche Implementationen eines Kanalkapazitätsschemas und andere Implementationen sind möglich, welche dasselbe System verwenden. Ein Fachmann auf diesem Gebiet würde leicht weitere mögliche Alternativen unter Verwendung des offenbarten Systems verstehen.As illustrated by the pseudocode in Table 2, in a preferred implementation, note that the server maintains a total capacity TC representing the total number of bits that the server can receive in one second. In this implementation, one way to calculate the TC is to take the maximum rate possible by the server and multiply it by an efficiency factor k, where 0 <k <1. The value of k is application-dependent. In addition, in this implementation, it is further noted that the server maintains a reservation list containing information about all active reservations. As shown in the 3B and 3C For example, each instance of a reservation in this reservation list includes a source identifier identifying the source of the reservation via a unique identifier from the source, providing an identifier for each reservation, and a channel capacity scheme consisting of at least two possible schemes (ie, the moving window Descriptor or Leaky Bucket Descriptor). The server thus performs a capacity utilization UC, which is the sum of all reservations in the reservation list. The calculation of the UC is based on the effective capacity EC, ie the effective capacity of each reservation. The calculation of the EC depends on the channel capacity scheme. If the Moving Window Descriptor is used then EC = B / I, and if the leaky bucket descriptor is used then EC = R. Of course these are just two possible implementations of a channel capacity scheme and other implementations using the same system are possible. One skilled in the art would readily understand other possible alternatives using the disclosed system.

In einer Implementation des Pseudocodes aus Tabelle 2 ist nach einer Aktivierung oder einem Rücksetzen des Servers die genutzte Kapazität UC leer und die Reservierungsliste ist leer. Wenn eine neue Reservierungsanforderung in der Form einer R-RTS ankommt, prüft der Server, ob die angeforderte Kapazität, RC, in der R-RTS plus der genutzten Kapazität UC die Gesamtkapazität TC überschreitet oder nicht. Wie die Berechnung der UC gemäß vorstehender Beschreibung hängt die Berechnung der RC ebenfalls von dem Kanalkapazitätsschema ab. Somit wird, sobald die Berechnung durchgeführt wird, wenn die RC die TC nicht überschreitet, dann die R-RTS der Reservierungsliste hinzugefügt, und eine CTS an das Client-Endgerät gesendet. Die CTS zeigt an, dass die Reservierung durch den Server akzeptiert worden ist. In einer bevorzugten Implementation enthält die CTS auch eine Kanalreservierungskennung.In an implementation of the pseudocode of Table 2 is after a Activation or reset the server's used capacity UC is empty and the reservation list is empty. If a new reservation request In the form of an R-RTS arrives, the server checks whether the requested Capacity, RC, in which R-RTS plus the used capacity UC exceeds the total capacity TC or not. Like the calculation of the UC as described above depends on that Calculation of the RC also from the channel capacity scheme. Thus, as soon as the calculation is done if the RC does not exceed the TC, then the R-RTS is added to the reservation list, and a CTS is sent to the client terminal. The CTS indicates that the reservation is accepted by the server has been. In a preferred implementation, the CTS contains also a channel reservation identifier.

7 ist ein Zustandsdiagramm 700 für den Server 201, das die verschiedenen Zustände für den Server während der Genehmigungsfunktionalität darstellt. In einer Implementation besitzt einen Server zwei Zustände in der Genehmigungsfunktionalität: einen Wartezustand 701 und einen Genehmigungswartezustand 702. Der Server wechselt aus dem Wartezustand 701 in den Genehmigungswartezustand 702 als Reaktion auf den Empfang eines M-RTS. Der Server wechselt aus einem Genehmigungswartezustand 702 in den Wartezustand 701 als Reaktion auf das Ergebnis der Genehmigungsfunktionalität. Wenn die Genehmigungsfunktionalität die M-RTS anerkennt, sendet dann der Server ein CTS-Signal. Wenn die Genehmigungsfunktionalität die M-RTS zurückweist, weist dann der Server die M-RTS zurück. 7 is a state diagram 700 for the server 201 representing the various states for the server during the approval functionality. In one implementation, a server has two states in the approval functionality: a wait state 701 and an approval wait state 702 , The server changes out of the wait state 701 in the approval wait state 702 in response to receiving an M-RTS. The server changes from an approval wait state 702 in the wait state 701 in response to the result of the approval functionality. If the approval functionality acknowledges the M-RTS, then the server sends a CTS signal. If the approval functionality rejects the M-RTS, then the server rejects the M-RTS.

Die Tabelle 3 stellt einen exemplarischen Pseudocode für die Implementation dieser Servergenehmigungsfunktionen bereit.The Table 3 illustrates an exemplary pseudocode for the implementation of these server approval features.

Tabelle 3 Server-Genehmigungsfunktionalität

Table 3 Server approval functionality

Gemäß Darstellung durch 7 sendet, wenn ein Client-Endgerät bereit ist, ein Datenpaket nach einer erfolgreichen Reservierung zu senden, dieses ein M-RTS-Signal an den Server. Gemäß vorstehender Beschreibung weist eine derartige "modifizierte" RTS (oder M-RTS) ein Feld auf, das die Kanalreservierungskennung enthält, welche anzeigt, dass dem Datenpaket eine Reservierung zugeordnet ist. In einer Implementation gibt es, wenn das Paket keine Kanalreservierungskennung enthält, einen speziellen Wert für dieses Feld (z.B. 0). Nach der Überprüfung der Kanalreservierungskennung in der M-RTS entscheidet der Server dann, ob er eine CTS als Antwort auf die M-RTS sendet. Dieses ist die Servergenehmigungsfunktionalität. Insbesondere führt, wie es vorstehend erläutert wurde, der Server einen Gesamtkapazitätswert TC und einen Nutzungskapazi tätswert UC, wobei UC die aktiven Reservierungen zeigt. Somit führt der Server nach dem Empfang einer M-RTS die Genehmigungsfunktionalität aus und reagiert mit einer CTS nur, wenn die Genehmigungsfunktionalität dieses genehmigt.As shown by 7 When a client terminal is ready to send a data packet after a successful reservation, it sends an M-RTS signal to the server. As described above, such a "modified" RTS (or M-RTS) has a field containing the channel reservation identifier which indicates that a reservation is associated with the data packet. In one implementation, if the packet does not contain a channel reservation identifier, there is a special value for that field (eg 0). After checking the channel reservation ID in the M-RTS, the server then decides whether to send a CTS in response to the M-RTS. This is the server approval functionality. In particular, as explained above, the server performs a total capacity value TC and a usage capacity value UC, where UC shows the active reservations. Thus, after receiving an M-RTS, the server performs the approval functionality and responds with a CTS only if the approval functionality approves it.

Gemäß Darstellung durch den Pseudocode in Tabelle 3 führt der Server nach der Ankunft einer M-RTS die Servergenehmigungsfunktion durch. Zu Beginn berechnet der Server die maximale Anzahl von Bits, die gesendet werden können oder die verfügbare Kapazität AC. Das Verfahren der Berechnung der AC hängt von dem durch die Servergenehmigungsfunktionalität implementierten Kanalkapazitätsschema ab. In Tabelle 3 wird ein Beispiel eines Leaky Bucket Descriptor verwendet, wobei R, Bu die Kanal-Descriptoren sind. Somit berechnet der Server mit diesem Verfahren zur Berechnung der AC das Bündel Bu und die Summe der mindestens verfügbaren Kapazität LAC und der zusätzlichen Kapazität, die während der verstrichenen Zeit verfügbar wurde, welche das Produkt der verstrichenen Zeit ET und der Rate R ist. Somit kann der Server mittels der AC die Genehmigung für die M-RTS ermitteln. Wenn die Anzahl der in der M-RTS zu sendenden angeforderten Bits nicht größer als die maximale Anzahl der Bits ist, die gesendet werden dürfen (d.h., AC), genehmigt der Server dann die M-RTS und sendet eine CTS an den Client. Umgekehrt verweigert, wenn die durch die M-RTS angeforderte zu sendende Anzahl mehr als die AC ist, der Server die Genehmigung für die M-RTS und sendet keine CTS.As shown by the pseudocode in Table 3, after the arrival of an M-RTS, the server performs the server permission function. Initially, the server calculates the maximum number of bits that can be sent or the available capacity AC. The method of calculating the AC depends on the channel capacity scheme implemented by the server approval functionality. Table 3 uses an example of a leaky bucket descriptor, where R, Bu are the channel descriptors. Thus, with this method of calculating the AC, the server calculates the bundle Bu and the sum of the at least available capacity LAC and the additional capacity that is consumed during the elapsed time became available, which is the product of the elapsed time ET and the rate R. Thus, the server can use the AC to determine the authorization for the M-RTS. If the number of requested bits to be sent in the M-RTS is not greater than the maximum number of bits that may be sent (ie, AC), the server then authorizes the M-RTS and sends a CTS to the client. Conversely, if the number to be sent requested by the M-RTS is more than the AC, the server refuses permission for the M-RTS and does not send CTS.

Gemäß vorstehender Beschreibung hängt das Verfahren der Berechnung der AC von dem durch die Servergenehmigungsfunktionalität implementierten Kanalkapazitätsschema ab. Obwohl es in Tabelle 3 nicht dargestellt ist, ist ein weiteres Kanalkapazitätsschema, das durch die Servergenehmigungsfunktionalität verwendet werden kann, der Moving Window Descriptor. Diese Implementation würde den Pseudocode in der Tabelle 3 mit der Ausnahme wiederholen, dass Bu = 0 und R den Wert von Bi zugeordnet würde. Ein Fachmann auf diesem Gebiet würde diese und weitere mögliche alternative Implementationen unter Verwendung des offenbarten Systems erkennen.According to the above Description hangs the method of calculating the AC from that implemented by the server approval functionality Channel capacity scheme from. Although not shown in Table 3, another is Channel capacity scheme that can be used by the server approval functionality Moving Window Descriptor. This implementation would use the pseudocode in the table 3 repeat with the exception that Bu = 0 and R the value of Bi would be assigned. A person skilled in the art would these and other possible alternative implementations using the disclosed system detect.

Schlussfolgerungconclusion

Mit der vorliegenden Erfindung konsistente Systeme überwinden die Nachteile der herkömmlichen Mechanismen, indem sie einen reservierten Zugriff auf Bandbreite in einem Übertragungskanal in einem Netzwerk in einer asynchronen Bedarfs/Wunsch-Weise bereitstellen. Durch die Bereitstellung der Reservierung von Bandbreite unterstützen derartige Systeme vollständig einen Bündelverkehr. Zusätzlich stellen sie diese Vorteile ohne die Komplexität und den Zusatzaufwand von TDMA-basierenden Verfahren bereit. Zusätzlich unterstützen sie, vorausgesetzt, dass Kapazität verfügbar ist, Verkehr, der keinen reservierten Zugriff aufweist. Demzufolge ermöglichen die Systeme einen verfügbaren Bitraten-(ABR – available bit rate)-Dienst, etwas, was in den meisten TDMA-basierenden Schemas nicht verfügbar ist. Ferner sind, da die Systeme das MACA-Protokoll nur leicht (d.h. durch die Hinzufügung der R-RTS und M-MTS) verändern, nur kleinere Änderungen an dem MACA-Protokoll zur Kompatibilität erforderlich. Demzufolge bleiben selbst in diesen Modifikationen die mit der vorliegenden Erfindung konsistenten Systeme zu dem IEEE 802.11 Standard rückwärtskompatibel. Schließlich funktionieren derartige Systeme drahtlos mit Ad-hoc-Netzwerken.With The present invention consistent systems overcome the disadvantages of conventional mechanisms, by having a reserved access to bandwidth in a transmission channel on a network in an asynchronous demand / desire manner. By providing the reservation of bandwidth support such Complete systems a bundle traffic. additionally Make these advantages without the complexity and overhead of TDMA-based methods ready. In addition, they support provided that capacity available is traffic that has no reserved access. As a result, enable the systems have an available Bitrate (ABR - available bit rate) service, something that is not available in most TDMA-based schemes. Furthermore, since the systems only allow the MACA protocol to be light (i.e. addition the R-RTS and M-MTS), only minor changes required on the MACA protocol for compatibility. As a result, even in these modifications remain with the present Invention consistent systems to the IEEE 802.11 standard backward compatible. Finally work such systems wirelessly with ad hoc networks.

Claims

A method for reserving access to a transmission bandwidth in a communication channel at a terminal in a wireless network, the network using a conventional method with RTS (Request To Send) and CTS (Clear To Send) to access a communication channel, and the A method comprising the steps of: transmitting an RTS to a server modified to request the reservation of transmission bandwidth in a communication channel in the wireless network ( 301 ); if it is determined that the reservation request can be accepted, sending a CTS from the server to the terminal ( 302 ); upon receiving the CTS, sending an RTS to the server modified to request permission to transmit reserved bandwidth data of a communication channel in the wireless network ( 303 ); if it is determined that the data transmission can be enabled to send a CTS from the server to the terminal ( 304 ); and upon receipt of the CTS, sending a data packet to the server.

The method of claim 1, further comprising: Receive an acknowledgment signal from the server after sending the data packet to the server.

The method of claim 1, wherein the reservation RTS signal a channel level reservation identifier and a display required channel capacity contains.

The method of claim 3, wherein the channel level reservation identifier contains a source identifier and a unique identifier from the source.

The method of claim 3, wherein the display of the required channel capacity B / 1 contains and this is the number of bits to send in an interval (I) (B) represents.

The method of claim 3, wherein the required channel capacity indication utilizes an LBAP (linear bounded arrival process) method.

The method of claim 1, wherein the first CTS signal contains a channel reservation identifier.

The method of claim 1, wherein the modified RTS signal contains a channel reservation identifier.

The method of claim 1, wherein the third transmitting step using a bandwidth confirmed by the first CTS signal takes place.

A system for reserving access to a transmission bandwidth in a communication channel at a terminal in a wireless network, the network using a conventional RTS and CTS method to access a communication channel, and the system comprising: a reservation transmission component, configured to send an RTS to a server modified to request reservation of transmission bandwidth in a communication channel in the wireless network ( 301 ); a first acknowledgment component sending a CTS from the server to the terminal ( 302 ) if it is determined that the reservation request can be accepted; an approval component that, upon receiving the CTS, transmits from the terminal to the server an RTS modified to request permission to transmit data over reserved bandwidth of a communication channel in the wireless network ( 303 ); a second acknowledgment component that sends a CTS from the server to the terminal ( 304 ) if it is determined that the transmission of data can be enabled; and a transmitting component that sends a data packet from the terminal to the server upon receipt of the CTS ( 305 ).

The system of claim 10, further comprising: a Receive component that is configured to receive an acknowledgment signal from the server after sending the data packet to the server.

The system of claim 10, wherein the reservation RTS signal a channel level reservation identifier and a display required channel capacity contains.

The system of claim 12, wherein the channel level reservation identifier contains a source identifier and a unique identifier from the source.

The system of claim 12, wherein the display is required channel capacity B / 1 contains and this is the number of bits to send in an interval (I) (B) represents.

The system of claim 12, wherein the display is required channel capacity Using an LBAP method.

The system of claim 10, wherein the first CTS signal contains a channel reservation identifier.

The system of claim 10, wherein the modified RTS signal contains a channel reservation identifier.

The system of claim 10, wherein the transmit component using a bandwidth confirmed by the first CTS signal takes place.

Computer program comprising code means used for Carry out all steps of the method according to one of claims 1 to 9 are set up when the program is on a data processing system accomplished becomes.